【技术实现步骤摘要】
本公开涉及半导体，尤其涉及一种利用具有厚度选择性的碳膜对sic器件实现温度与区域可控的激光退火激活方法。
技术介绍
1、碳化硅(sic)具有宽禁带、高击穿场、高电子饱和漂移速度和高热导率等突出性能，使其成为一种极具吸引力功率器件应用材料。sic可以热氧化生成二氧化硅，使得sic金属氧化物半导体场效应管mosfet和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，sic功率器件已在开关稳压电源、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
2、然而，作为一种极具吸引力的半导体功率器件材料，其本身极低的扩散系数限制了扩散工艺在其选择性掺杂方面的应用。目前，在sic器件的制作工艺中一般采用离子注入进行掺杂，且伴随着高温退火进行后续的杂质激活。
3、在sic中进行离子注入后，高温炉管退火是一种常见的处理方法。常规的炉管高温退火可以提供1600-1800℃的高温，但是要获得有效的杂质激活需要持续几十分钟的退火处理。长时间的退火过程会产生扩展缺陷，例如位错环和堆垛层错。并且，高温炉管退火是对整个晶圆进行加热，并不具有温度和区域的选择性，长时间的高温退火可能会对器件的其它区域产生影响。相比于高温炉管退火，激光退火激活的作用时间在fs-us量级内，可以尽可能地避免退火过程中二次缺陷的产生。事实上，碳化硅器件的源漏区，沟道区，结终端等区域的掺杂浓度与深度都各不相同。比如，源/漏掺杂深度一般为0.2～0.3um，而fet的p-body掺杂一般为0.4～0.7um，这就意味着器件的不同区域在退火过程中需要的热预算不同。而对于激光
4、因此，通过优化激光退火激活的热预算以及热场分布对sic器件的各个离子注入区提供高效的激活具有重大意义。
5、公开内容
6、鉴于上述问题，本公开提供了一种利用具有厚度选择性的碳膜对sic器件实现温度与区域可控的激光退火激活方法。
7、本公开实施例提供了一种利用具有厚度选择性的碳膜对sic器件实现温度与区域可控的激光退火激活方法，包括：利用光刻和高能离子注入技术在sic晶圆表面形成目标器件的各个离子注入区；在所述离子注入区完成离子注入后，清洗所述sic晶圆；在所述sic晶圆表面旋涂光刻胶，利用接触式光刻技术在所述sic显圆表面的光刻胶上形成所述离子注入区的图形转移，经显影后，完成所述离子注入区的表面的光刻胶覆盖；对离子注入深度和浓度不同的所述离子注入区进行二次涂胶及光刻显影，对不同的所述离子注入区进行不同厚度的光刻胶覆盖；热解碳化所述光刻胶，在各所述离子注入区上形成图形化和厚度区域具有选择性的碳膜；辐照所述sic晶圆进行脉冲激光退火激活，使所述sic晶圆上由离子注入产生的非晶掺杂区在亚熔化态发生重结晶，并修复离子注入所带来的晶格畸变，激活所述非晶掺杂区的离子；完成激活处理后，去除所述sic晶圆表面的碳膜。
8、在本公开实施例中，所述非晶掺杂区的掺杂类型包括n型掺杂、p型掺杂、等电子掺杂、惰性气体原子掺杂中的一种。
9、在本公开实施例中，所述重结晶为由晶体区向所述非晶掺杂区以固相外延结晶的方式逐层进行重结晶。
10、在本公开实施例中，所述二次光刻时采用的光刻胶正负类型与一次光刻相反。
11、在本公开实施例中，热解碳化所述光刻胶的条件包括温度700℃，ar2氛围，气体流量为3slm，处理时间为1小时。
12、在本公开实施例中，去除所述sic晶圆表面的碳膜的方法包括o2等离子体灰化或低温氧化。
13、在本公开实施例中，所述脉冲激光包括准分子纳秒脉冲激光、飞秒脉冲激光、毫秒脉冲激光中的一种。
14、在本公开实施例中，所述离子注入的方式包括束线式离子注入方法或等离子体浸没式离子注入方法。
15、在本公开实施例中，各所述离子注入区的掺杂深度为0.2～0.8um，掺杂浓度为10161020cm-3。
16、在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
17、本公开实施例提供的方法提出在晶圆表面覆盖一层结合光刻与光刻胶碳化技术所制成的厚度与区域均具选择性的碳膜，可以在单一能量密度的激光退火过程中对不同离子注入区域实现温度可控的选择性退火激活；碳膜在退火过程中可以增强sic对激光的吸收传导，也起到了保护表面，抑制退火过程中si升华的作用。此外，相比于传统的高温炉管退火激活，激光退火的作用时间在fs-us量级，可以尽可能地避免长时间退火所引起的二次缺陷的产生。本公开实施例提供的方法操作简便，易于推广，并取得良好效果。
技术实现思路
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1.一种利用具有厚度选择性的碳膜对SiC器件实现温度与区域可控的激光退火激活方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶掺杂区的掺杂类型包括n型掺杂、p型掺杂、等电子掺杂、惰性气体原子掺杂中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重结晶为由晶体区向所述非晶掺杂区以固相外延结晶的方式逐层进行重结晶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次光刻时采用的光刻胶正负类型与一次光刻相反。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热解碳化所述光刻胶的条件包括温度700℃，Ar2氛围，气体流量为3slm，处理时间为1小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述SiC晶圆表面的碳膜的方法包括O2等离子体灰化或低温氧化。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光包括准分子纳秒脉冲激光、飞秒脉冲激光、毫秒脉冲激光中的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的方式包括束线式离子注入方法或等离子体浸没式离子注入
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述离子注入区的掺杂深度为0.2～0.8um，掺杂浓度为1016～1020cm-3。
...【技术特征摘要】
1.一种利用具有厚度选择性的碳膜对sic器件实现温度与区域可控的激光退火激活方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶掺杂区的掺杂类型包括n型掺杂、p型掺杂、等电子掺杂、惰性气体原子掺杂中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重结晶为由晶体区向所述非晶掺杂区以固相外延结晶的方式逐层进行重结晶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次光刻时采用的光刻胶正负类型与一次光刻相反。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热解碳化所述光刻胶的条件包括温度700℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：周琳渊，高琳，杨香，樊中朝，王晓东，杨富华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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